研究課題
水中において、常圧水素と容易に反応して生成する有機金属ヒドリド錯体を用い、常圧水素によって常圧二酸化炭素をギ酸として還元的に固定できる新規な二酸化炭素固定触媒系の構築を目的として研究を行った。新規有機金属錯体による常圧水素とギ酸の触媒的相互変換と二酸化炭素固定新規有機イリジウムアクア錯体を合成し、この水溶液に水素および二酸化炭素ガスを流通することで、常温常圧下で効率良く二酸化炭素をギ酸へと触媒的に変換して固定できることを見出した。一方、この反応系のpHを変化させるだけで、逆にギ酸を分解して触媒的に分解し、効率良く水素が得られることもわかった。二酸化炭素固定反応は、有機イリジウムアクア錯体が水素により還元されて生成したヒドリド錯体を経て進行し、これが重炭酸イオンと反応することもわかった。また、ギ酸分解反応では、生成するギ酸錯体のβ-水素脱離を律速過程として反応が進行する。当初目的の二酸化炭素固定のみならず、その逆反応の触媒系も常温常圧水中で可能となることを示した。水中常温常圧条件下での水素とMmH補酵素の触媒的相互変換と水素貯蔵研究目的を達成する過程で、本研究で開発した有機金属錯体は、生体内補酵素の酸化還元状態を制御する触媒としても利用できることがわかった。水溶性有機イリジウム錯体を常温常圧の水素により還元して得られるヒドリド錯体は、生体内補酵素のβ-ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(NAD^+)を容易に還元でき、対応するジヒドロ還元体のNADHへと触媒的に変換して水素貯蔵できることを見出した。この反応系のpHを変化させるだけで、逆反応のNADHから水素への変換も可能となることを示した。
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